AltaRica 3.0模型到Promela模型转换与验证方法研究

AltaRica语言用于安全关键系统的建模,其拥有一套完整的建模分析工具,但随着AltaRica3.0的更新,ARC等传统的AltaRica建模分析工具已不再支持,而SPIN作为一个穷尽式模型验证工具被广泛应用。介绍了AltaRica3.0相对于之前版本在表达能力方面的改进,以及其底层模型GTS的基本结构。以AltaRica3.0扁平化为GTS模型的思想为基础,提出了一种AltaRica3.0模型向Promela模型的转换规则。以民用飞机中机轮刹车系统WBS为例,建立了AltaRica3.0模型,并且通过转换规则转为Promela模型。最后根据民用航空标准SAE ARP 4761中对机轮刹车系统的安全性要求,利用SPIN工具对机轮刹车系统的安全属性进行了验证。     

一个基于形式化方法的系统安全性建模分析实例研究

随着安全关键性系统的日益复杂,如何提高安全关键系统的安全性成为急需解决的问题.基于形式化模型的复杂系统设计与分析是一种重要的安全性分析方法.本文工作对AIR6110标准中的机轮刹车实例系统进行了基于形式化方法的安全性分析研究,包括:在系统模型设计层级对机轮刹车系统(WBS)的架构进行层次化分析,将自然语言描述的WBS系统功能用形式化语言(AADL的子集SLIM)进行严格的建模描述,消除AIR6110标准中自然语言描述存在的需求语义的二义性,从而建立了WBS系统的形式化模型;考虑系统可能发生的故障并设计多种类的故障模式,基于这些故障模式对建立的形式化功能模型进行失效行为语义的扩展,然后对获得的扩展系统模型进行安全性分析.实例分析论证了基于模型的安全性分析方法在工业系统中的有效性和实用性.     

UMLsec自动分析验证工具的研究与设计

在基于UMLsec模型开发的安全关键系统中,为了验证UMLsec模型描述的安全需求是否满足,提出一种支持自动分析验证UMLsec模型工具框架,研究设计了自动分析验证<>的验证插件。利用该验证插件分析验证了一个加密协议实例,从而说明了该工具能自动分析验证UMLsec模型描述的安全需求。     

面向AltaRica模型的嵌入式系统安全性验证方法

嵌入式系统在航空、航天、交通等安全关键领域的使用愈加广泛,Alta Rica是一种描述安全关键系统的建模语言,同时基于Alta Rica模型的安全性分析已成为欧洲的工业标准。提出了一种面向Alta Rica模型的嵌入式系统安全性验证方法,包括:使用Alta Rica语言对嵌入式系统进行建模;给出Alta Rica模型到Promela模型的转换规则;对转换规则进行形式化证明,得到嵌入式系统的Promela模型;使用模型检验工具SPIN进行安全性验证。通过机轮刹车系统中的机轮刹车控制单元进行实例分析,验证了转换规则的正确性和有效性。     

机轮刹车系统的控制与仿真技术

通过航空机轮刹车系统的控制类型、控制方式以及控制规律的现状分析,给出了目前航空机轮刹车控制系统存在的刹车偏航、爆胎、起落架抖动以及新型防滑控制律设计与应用等主要问题,提出了飞机防滑刹车控制系统的研究新领域:自动刹车技术、刹车余度控制技术、跑道自动识别技术以及电刹车系统的控制技术等;探讨了航空机轮刹车系统的模拟仿真技术、半实物仿真技术以及刹车系统的性能评估方法,展望了机轮刹车控制系统的研究方向和发展前景.     

面向嵌入式系统组态工具的研究

本文在对当前流行的组态软件进行了分析的基础上，根据专用嵌入式系统的特点，设计了一个面向嵌入式系统组态工具的软件原型，并给出了相应的数据结构。     

基于模糊免疫PID控制的飞机防滞刹车研究

研究飞机防滞刹车系统优化控制问题,由于飞机防滞刹车系统存在非线性特点,影响刹车系统的稳定性和控制的性能,造成飞机的着陆安全控制的较大困难。采用传统PID(比例、积分、微分)控制的飞机刹车参数整定困难,刹车效率低下,系统的鲁棒性差,现代飞机的起降重量与速度越来越大,在刹车低速阶段存在机轮抱死打滑现象,影响降落安全。针对于此,使用模糊免疫PID控制方法,以期改善飞机刹车低速阶段性能。仿真结果表明,可以较显著的改善飞机刹车的低速阶段性能,减少刹车低速阶段机轮打滑时间,缩短刹车距离,为飞机防滞刹车优化系统的设计提供了可靠依据。     

应用层等级保护测评工具应用实例分析

文章通过结合一个实际应用案例,详细介绍了一种应用层等级保护测评工具。文章阐述了该工具的工作原理、业务应用特点和结构特点,分别从分析扫描策略选择、扫描设置、任务分解等多个方面介绍其优化配置方法,以达到对目标检测系统进行快速地、有针对性地扫描,并对扫描结果进行分析,输出检测报告。     

面向安全关键系统的CAN总线应用研究综述*

控制器局域网适合小型安全关键系统的现场总线控制要求,能够以最大1Mbps速率发送和接收实时短消息。分析了CAN总线的结构、特点、协议仲裁机制、接口设计方法、实时特性和错误处理机制。为了支持任务关键网络,比较了事件触发协议与时间触发协议的特性,讨论了时间触发CAN协议的研究进展。     

基于SysML & AADL的IMA刹车控制系统实时性需求验证

针对设计阶段难以对刹车控制系统进行实时性分析验证的问题,提出基于SysML & AADL的实时性需求验证方法。首先论述综合模块化航电系统中刹车控制系统的组成和实时性定义,基于SysML建模语言建立系统模型,并添加MARTE描述的组件时间延迟;然后建立SysML/MARTE与AADL的模型元素映射关系,根据该关系,将SysML模型转化为符合AADL语义的模型。最后利用AADL分析工具得到实时性验证结果,验证了所提出实时性验证方法的有效性。     

SysML及其在C4ISR系统建模中的应用研究

针对C4ISR分析与设计中建模手段的不足,提出了基于SysML对C4ISR系统的组成、接口与通信、功能、状态变迁、系统事件跟踪等进行建模的方法.在分析SysML四层元模型体系结构基础上,分析了SysML的语义与图形表示机制,探讨了SysML对C4ISR系统建模的支持作用,并以某防空指挥系统的建模为例,对系统的组成、接口与通信关系、系统功能、状态转移以及事件跟踪进行了描述,系统分析了基于SysML的C4ISR系统建模过程.对于提高C4ISR系统建模能力提供了一种可行的思路.     

基于航电系统架构模型的安全性分析工具的设计与实现

航电系统作为安全关键系统,必须对其进行共模分析和区域安全性分析,以满足系统的隔离性需求。随着航电系统综合化程度的提高,传统的共模分析和区域安全性分析方法主要依赖于分析人员对系统的理解程度,无法确保隔离性需求的完整性。同时由于安全性分析人员与系统设计人员对系统的理解不同而导致系统需求难以追溯,尤其在设计方案频繁变更的情况下,会出现安全性分析结果不准确、不一致的情况。针对上述问题,设计并实现了一种基于航电系统架构模型的安全性分析工具,通过采用物理架构中数据信号路径追溯的方法自动完成故障树建模,并基于此故障树完成共模分析和区域安全性分析,得出共模检查单和区域隔离性需求。以某飞机驾驶舱显示系统为案例的实验结果表明,该工具能对SysML语言描述的航电系统架构模型进行故障树自动建模,并能对需要隔离的系统组件进行标记,确保了共模分析和区域安全性分析结果的完整性。     

基于模型驱动的航电系统安全性分析

针对综合化航空电子系统安全性分析存在的失效模式完备性和动态失效问题以及数据一致性问题,将航电系统分为应用操作层、功能层和资源层3个层次,采用形式化方法分别对每个层次进行建模,利用模型转换技术实现3个层次之间的语义转换,确保语义的一致性。利用AADL语言对系统应用操作和功能层建模,实现对应用操作模式完备性检查,利用AltaRica语言对系统的异常行为建模,实现对系统的动态失效问题分析。本文以飞机自动驾驶系统为例,利用AADL建模工具Osate实现对应用操作模式的分析,借助于基于AltaRica语言的SimFia工具对其安全性进行分析,结果验证了所提出方法的有效性和实用性。     

基于模块的运载火箭电气系统匹配验证仿真

为了缩短运载火箭的研制周期、降低研制成本，通过数字仿真实现对运载火箭电气系统的匹配验证显得尤为迫切。提出了一种基于模块的运载火箭电气系统匹配验证方法，采用SysML语言进行了函数编写和结构建模，实现了电气系统硬件与软件设备的匹配验证。通过与真实匹配试验中测试数据的对比，证实了该方法可以有效模拟并完成各电气系统的性能参数分析和接口匹配验证，具有一定的工程应用价值。     

一种基于故障扩展SysML活动图的安全性验证框架研究

随着嵌入式系统在能源、交通等安全关键领域的广泛应用,针对嵌入式软件的安全性分析与验证方法一直是学术界和工业界的研究热点之一。使用扩展了故障树语义信息的SysML活动图来统一系统的功能模型与安全需求分析模型,并在保留故障树和SysML活动图两种模型语义描述的基础上,提出了一种基于故障扩展SysML活动图的安全性验证框架,包括:首先利用故障树最小割集提取故障信息并给出故障树逻辑门的转换规则;然后给出故障扩展SysML活动图的构建步骤;最后使用Promela对故障扩展SysML活动图进行建模,并使用模型检测工具SPIN对其进行分析验证。通过一个燃气灶控制系统验证了此方法的有效性。     

一种基于四变量模型的系统安全性建模与分析方法

近年来,基于模型的系统安全性分析与验证方法是安全关键系统工程领域中的一个重要研究方向。提出了一种基于四变量模型的系统安全性建模与分析验证方法,该方法利用AltaRica建模语言对系统进行建模。通过对四变量模型及AltaRica进行语义研究构建二者之间的映射规则,以民用飞机中机轮刹车系统(Wheel Brake System,WBS)为例来说明整个验证过程,即首先利用四变量模型从系统的需求层次上对WBS进行需求分析并根据映射关系构建AltaRica模型,接着利用故障树分析方法对WBS进行安全性研究,最后基于AltaRica配套工具ARC对系统的安全性属性进行验证。验证结果表明了该方法在系统安全工程领域中的实用性。     

软件安全性3M评价模型复杂度因子的研究

安全苛求系统需要防范意外事件造成对人的生命、大宗财产或环境的损害。因此,对安全苛求软件的测试、安全性评价非常重要。多元、多模型、多阶段的3M评价法能够利用后续测试得到的信息不断对评价因子进行修正,提高了评价的准确性。该文对软件致险缺陷估计模型作了某些改进,然后着重对复杂度因子作了一些研究。